2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——海洋地質(zhì)學(xué)的研究進展考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋1.海底反射地震學(xué)(SeismicReflectionOceanography)2.海底磁異常(MagneticAnomalyoftheSeaFloor)3.海底重力異常(SeaFloorGravitationalAnomaly)4.全波形反演(FullWaveformInversion,FWI)5.海底原位觀測(InSituOceanFloorObservation)二、簡答題1.簡述海洋地震勘探中，共中心點道集（CSP）相比于共接收點道集（CRP）的主要優(yōu)勢。2.磁條帶（MagneticStripes）的形成機制是什么？它與洋中脊活動有何關(guān)系？3.海底重力異常主要由哪些地質(zhì)因素引起？簡述自由空氣異常和布格異常的概念。4.與傳統(tǒng)的疊前時間偏移（STO）相比，全波形反演（FWI）面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？5.海洋地球物理學(xué)家如何利用地球物理數(shù)據(jù)推斷海底地殼的結(jié)構(gòu)和演化歷史？三、論述題1.論述高分辨率海洋地震成像技術(shù)在揭示海底地殼精細結(jié)構(gòu)（如沉積體內(nèi)部構(gòu)造、斷裂系統(tǒng)、火成巖體）方面的作用及其面臨的挑戰(zhàn)。2.闡述海底熱液噴口和海底火山噴發(fā)活動區(qū)域的地球物理特征（可涉及地震、磁力、重力、地形等方面），并說明地球物理方法在探測和監(jiān)測這些活動中的潛力。3.結(jié)合具體實例（如被動大陸邊緣或活動大陸邊緣），論述地球物理數(shù)據(jù)在盆地構(gòu)造樣式分析、沉積環(huán)境劃分和油氣勘探潛力評價中的應(yīng)用。4.探討人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)在海洋地球物理數(shù)據(jù)處理、解釋和預(yù)測中的最新應(yīng)用進展及其帶來的機遇與挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.海底反射地震學(xué)(SeismicReflectionOceanography):利用人工震源激發(fā)的地震波，在海底介質(zhì)中傳播，經(jīng)不同界面（如沉積層底、基底）反射回來到達水底接收器（海洋地震儀）的方法。通過記錄和分析反射波的旅行時、振幅、頻率、波形等信息，繪制地震剖面，以探測和解釋海底地殼的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征和沉積歷史。**解析思路:*考察對海洋地震勘探基本原理和目的的理解。需包含震源、接收器、傳播、反射、記錄、解釋等核心環(huán)節(jié)，并點明其探測對象（地殼結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、沉積）。2.海底磁異常(MagneticAnomalyoftheSeaFloor):海水覆蓋下的地殼巖石所具有的磁化強度相對于地球正常磁場產(chǎn)生的附加磁場強度。由于海底地殼主要由玄武巖構(gòu)成，其形成時記錄了當時的地磁極性，在全球范圍內(nèi)形成了條帶狀磁異常。通過測量和解釋海底磁異常，可以推斷地殼的磁化歷史、地磁極性倒轉(zhuǎn)事件序列，進而推斷海底擴張和洋中脊的分布。**解析思路:*考察對海底磁異常成因、特征及其地質(zhì)意義的理解。需說明其來源（地殼巖石磁化）、表現(xiàn)形式（條帶狀）、與地磁極性關(guān)系，以及最重要的應(yīng)用（推斷海底擴張）。3.海底重力異常(SeaFloorGravitationalAnomaly):海水覆蓋下的地殼和上地幔密度分布不均，導(dǎo)致局部引力場相對于地球正常引力場產(chǎn)生的偏差。通過測量重力異常，可以推斷地殼的厚度、密度結(jié)構(gòu)、是否存在空腔或鹽丘等地質(zhì)構(gòu)造。海底重力異常主要包括自由空氣異常和布格異常。自由空氣異常主要反映地形起伏的影響；布格異常是經(jīng)過地形校正和地殼平均密度補償后的異常，更能反映深部密度結(jié)構(gòu)。**解析思路:*考察對海底重力異常成因、分類（自由空氣、布格）及其與地質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系的基本概念。需解釋重力異常的來源（密度不均）、兩種主要異常的含義和區(qū)別。4.全波形反演(FullWaveformInversion,FWI):一種地震資料解釋方法，旨在通過迭代優(yōu)化模型參數(shù)，使得由輸入的地震波形數(shù)據(jù)和正演算出的理論波形數(shù)據(jù)在時間和空間上最佳地匹配。它直接利用完整的地震波形信息，相比僅利用旅行時信息的反演方法，能夠提供更豐富的地下結(jié)構(gòu)信息，理論上可以更準確地成像地殼內(nèi)部精細結(jié)構(gòu)，是當前海洋地震資料高分辨率成像的重要技術(shù)。**解析思路:*考察對FWI基本概念、原理及其優(yōu)勢的理解。需說明其目標（波形匹配）、輸入輸出（真實波形、理論波形）、與旅行時反演的區(qū)別（利用完整波形），以及主要優(yōu)點（高分辨率成像）。5.海底原位觀測(InSituOceanFloorObservation):指將各種傳感器（如地震檢波器、磁力儀、重力儀、溫度計、化學(xué)傳感器等）直接布放或部署在海底，長期或?qū)崟r地測量海底及其附近海洋環(huán)境的物理、化學(xué)、地質(zhì)參數(shù)的技術(shù)。這種觀測方式可以提供更接近真實環(huán)境的連續(xù)數(shù)據(jù)，對于研究海底火山噴發(fā)、熱液活動、地震活動、生物地球化學(xué)循環(huán)等過程至關(guān)重要。**解析思路:*考察對海底原位觀測概念、方式（傳感器布放）及其重要性的理解。需說明其特點（直接測量、長期/實時、近場）、應(yīng)用領(lǐng)域（火山、熱液、地震、環(huán)境）。二、簡答題1.簡述海洋地震勘探中，共中心點道集（CSP）相比于共接收點道集（CRP）的主要優(yōu)勢。*答：共中心點道集（CSP）的主要優(yōu)勢在于能夠有效分離和消除共接收點（CRP）道集中普遍存在的表層多次波（SurfaceMultiples）干擾。CSP道集的震源和接收點相對于一個虛擬的共中心點呈對稱分布，使得來自海底表面的多次反射波在傳播路徑和時間上具有相似性，可以通過特定的疊加處理（如CSP疊加）加以壓制或消除，從而獲得信噪比更高、分辨率更優(yōu)的地下結(jié)構(gòu)圖像。而CRP道集由于接收點固定，接收到的信號包含直達波、反射波和多次波，處理難度大，尤其在淺層結(jié)構(gòu)成像方面效果較差。**解析思路:*考察對海洋地震多次波干擾及其處理方法的理解。核心在于CSP的對稱幾何結(jié)構(gòu)有利于識別和分離表層多次波，這是其相對于CRP最顯著的優(yōu)勢，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)質(zhì)量和成像效果。2.磁條帶（MagneticStripes）的形成機制是什么？它與洋中脊活動有何關(guān)系？*答：磁條帶的形成機制是海底擴張和地幔對流共同作用的結(jié)果。在洋中脊處，熾熱的巖漿上涌冷卻形成新的玄武巖地殼。當巖漿冷卻時，其記錄了當時地球磁場的方向。由于地球磁場的極性會周期性地發(fā)生倒轉(zhuǎn)，因此在新洋殼形成過程中，會形成記錄不同極性磁場的連續(xù)巖脈，這些巖脈被后期沉積物覆蓋，在海底形成平行于洋中脊、呈條帶狀分布的磁異常。靠近洋中脊的條帶記錄的是較新的地質(zhì)時期和當前極性，越往兩側(cè)，條帶越老，磁極性依次交替，這清晰地反映了洋中脊為中心的海底擴張模式。**解析思路:*考察對海底磁條帶成因和與海底擴張關(guān)系的理解。需解釋關(guān)鍵過程：洋中脊巖漿冷卻、記錄磁極性、磁場倒轉(zhuǎn)、巖脈形成、條帶分布規(guī)律，并明確指出其反映了海底擴張。3.海底重力異常主要由哪些地質(zhì)因素引起？簡述自由空氣異常和布格異常的概念。*答：海底重力異常主要由地殼密度分布不均引起，具體包括：①地形起伏（海山、海溝等）；②地殼厚度變化；③基巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異（如密度不均體、空腔、鹽丘等）；④上地幔密度變化。自由空氣異常是指不考慮地球形狀和地殼平均密度分布，僅由于地形起伏（高算物體向上推擠，低洼地區(qū)吸引）引起的那部分重力異常。布格異常則是從總異常中減去自由空氣效應(yīng)和假設(shè)的地殼平均密度補償效應(yīng)（即布格校正）后得到的異常，它主要反映了深部地殼和上地幔的密度結(jié)構(gòu)。**解析思路:*考察對海底重力異常來源和分類的理解。需列出主要地質(zhì)因素，并準確定義自由空氣異常（僅地形影響）和布格異常（地形+地殼密度補償后剩余異常）。4.與傳統(tǒng)的疊前時間偏移（STO）相比，全波形反演（FWI）面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？*答：全波形反演（FWI）面臨的主要挑戰(zhàn)包括：①計算成本高昂，需要進行大量的正演模擬和參數(shù)優(yōu)化迭代，對計算資源和算法效率要求很高；②初始模型選擇困難，如果初始模型與真實模型差異過大，F(xiàn)WI可能陷入局部最小值，無法收斂到全局最優(yōu)解；③對資料信噪比要求高，噪聲的干擾會嚴重影響波形匹配效果，導(dǎo)致反演結(jié)果不穩(wěn)定甚至失??；④橫向不變性假設(shè)的局限性，實際地球介質(zhì)通常存在較強的非均勻性，而標準的FWI方法通常假設(shè)介質(zhì)是橫向均勻的，這限制了其在復(fù)雜區(qū)域的應(yīng)用效果。**解析思路:*考察對FWI原理及其局限性、挑戰(zhàn)的理解。需從計算效率、初始模型、數(shù)據(jù)質(zhì)量（信噪比）、物理假設(shè)（橫向不變性）等幾個方面闡述其面臨的主要困難。5.海洋地球物理學(xué)家如何利用地球物理數(shù)據(jù)推斷海底地殼的結(jié)構(gòu)和演化歷史？*答：海洋地球物理學(xué)家綜合運用多種方法推斷海底地殼結(jié)構(gòu)和演化歷史：①利用海底地震反射剖面，可以確定地殼的厚度、內(nèi)部反射界面的位置（如基底層、侵蝕面），識別沉積層序、斷裂構(gòu)造、火成巖體等，是揭示地殼精細結(jié)構(gòu)的主要手段；②利用海底磁異常數(shù)據(jù)，通過條帶極性解釋，可以確定海底擴張速率、洋中脊位置和活動歷史；③利用海底重力異常數(shù)據(jù)，可以推斷地殼的厚度變化、是否存在密度異常體（如鹽丘、空腔），輔助判斷盆地類型和構(gòu)造樣式；④結(jié)合地形數(shù)據(jù)，可以分析構(gòu)造抬升、沉降等過程。通過綜合解釋上述不同類型的地球物理數(shù)據(jù)，并進行跨洋對比，可以構(gòu)建起區(qū)域乃至全球范圍的海底地殼結(jié)構(gòu)模型和演化歷史圖景。**解析思路:*考察對地球物理數(shù)據(jù)（地震、磁力、重力、地形）及其在推斷地殼結(jié)構(gòu)和演化中各自作用的理解。強調(diào)綜合解釋和跨數(shù)據(jù)、跨區(qū)域?qū)Ρ鹊闹匾?。三、論述題1.論述高分辨率海洋地震成像技術(shù)在揭示海底地殼精細結(jié)構(gòu)（如沉積體內(nèi)部構(gòu)造、斷裂系統(tǒng)、火成巖體）方面的作用及其面臨的挑戰(zhàn)。*答：高分辨率海洋地震成像技術(shù)（如高信噪比采集、全波形反演、高密度共中心點疊加等）在揭示海底地殼精細結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其作用體現(xiàn)在：①提高沉積層內(nèi)部分辨率，可以識別薄互層、河道、朵葉體等沉積構(gòu)造，分析沉積環(huán)境變化和充填過程；②更清晰地成像和解釋斷裂系統(tǒng)，包括生長斷層、正斷層、轉(zhuǎn)換斷層等，揭示斷裂活動對盆地形成、沉積分布和油氣運移的影響；③有效刻畫火成巖體（如洋中脊玄武巖、席狀巖、巖脈）的形態(tài)、邊界和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有助于理解巖漿活動過程和構(gòu)造環(huán)境。然而，該技術(shù)在應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)：①復(fù)雜近地表結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的多次波干擾嚴重，影響淺層成像質(zhì)量；②高分辨率成像要求高信噪比數(shù)據(jù)，但海洋環(huán)境（風(fēng)浪、噪音）限制數(shù)據(jù)采集質(zhì)量；③全波形反演計算成本高，且對初始模型敏感，在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域應(yīng)用困難；④對于非常精細的構(gòu)造或非均質(zhì)性，地震波仍可能受到散射和吸收影響，分辨率存在物理極限；⑤解釋的多解性，需要結(jié)合鉆井、重磁等數(shù)據(jù)進行約束。**解析思路:*考察對高分辨率地震技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用范圍的理解，需具體說明其在沉積、斷裂、火成巖成像方面的作用。同時，要全面分析該技術(shù)面臨的主要困難，包括數(shù)據(jù)采集、處理解釋（多次波、計算、分辨率、多解性）等方面的挑戰(zhàn)。2.闡述海底熱液噴口和海底火山噴發(fā)活動區(qū)域的地球物理特征（可涉及地震、磁力、重力、地形等方面），并說明地球物理方法在探測和監(jiān)測這些活動中的潛力。*答：海底熱液噴口和海底火山噴發(fā)活動區(qū)域通常具有獨特的地球物理特征：①地形：噴口附近常形成海山、海丘，伴有羽狀流、煙囪等火山噴發(fā)構(gòu)造，區(qū)域地形高聳或存在特殊形態(tài)；②地震：噴發(fā)活動產(chǎn)生地震，形成震源分布特征；高溫流體與冷海水交互作用也會產(chǎn)生相變，可能誘發(fā)微震；火山活動本身也會產(chǎn)生地震和火山震顫；③磁力：玄武質(zhì)噴口巖具有特定的磁化特征，可能形成局部磁異?；蚋淖儽尘皥?；火山活動可能伴隨巖漿運移，影響局部磁化；④重力：熱液活動可能導(dǎo)致上地幔局部密度變化或形成密度異常體（如硫化物礦床），引起局部重力異常；火山噴發(fā)可能形成密度相對較低的新生巖石，或伴生次生構(gòu)造，產(chǎn)生微弱的重力效應(yīng)。地球物理方法在探測和監(jiān)測這些活動中具有巨大潛力：①地震勘探（高分辨率成像）可以探測噴口附近構(gòu)造、火山巖體分布、流體運移通道；②地震監(jiān)測（海山地震臺網(wǎng)）可用于實時監(jiān)測噴發(fā)活動和相關(guān)地震；③磁力測量可用于圈定火山巖分布范圍，研究噴發(fā)歷史；④重力測量可用于探測與熱液活動相關(guān)的密度異常體（如硫化物礦床）；⑤多波束測深和旁側(cè)聲吶可提供高精度地形數(shù)據(jù)，直接定位噴口和火山構(gòu)造；⑥海底原位觀測（如部署溫度、化學(xué)傳感器）可實時獲取噴口附近環(huán)境參數(shù)。**解析思路:*考察對熱液和火山活動區(qū)域多種地球物理場特征的理解，需分別從地形、地震、磁力、重力四個方面闡述。同時，要重點說明地球物理方法（勘探、監(jiān)測、原位觀測）在探測和監(jiān)測這些活動中的具體應(yīng)用和潛力。3.結(jié)合具體實例（如被動大陸邊緣或活動大陸邊緣），論述地球物理數(shù)據(jù)在盆地構(gòu)造樣式分析、沉積環(huán)境劃分和油氣勘探潛力評價中的應(yīng)用。*答：地球物理數(shù)據(jù)在大陸邊緣盆地的構(gòu)造樣式分析、沉積環(huán)境劃分和油氣勘探潛力評價中扮演著核心角色。以被動大陸邊緣為例：①構(gòu)造樣式分析：利用高分辨率地震剖面，可以識別和描述生長斷層系、鹽丘構(gòu)造、斜坡滑塌構(gòu)造、地塹-地壘構(gòu)造等典型被動邊緣構(gòu)造樣式，分析其形成機制和發(fā)展演化歷史；重力數(shù)據(jù)有助于確定地殼厚度、鹽下基底結(jié)構(gòu)；磁力數(shù)據(jù)可輔助識別斷裂和基底起伏。以活動大陸邊緣為例：利用地震數(shù)據(jù)可以精細刻畫俯沖帶構(gòu)造，如海溝、俯沖板塊、增生楔、上地幔楔、轉(zhuǎn)換斷層等，分析俯沖速率、板片堆疊樣式、弧后拉張構(gòu)造等。沉積環(huán)境劃分：地震相分析是劃分沉積環(huán)境的主要手段，通過識別不同的地震相（如平行相、楔狀相、透鏡狀相、丘狀相等）及其疊置樣式，可以推斷沉積環(huán)境（如陸架邊緣淺海、半深海、深海、火山弧盆地等）；結(jié)合測井、巖心數(shù)據(jù)可進行標定和細化。油氣勘探潛力評價：地球物理數(shù)據(jù)是發(fā)現(xiàn)油氣藏的關(guān)鍵。通過地震資料進行構(gòu)造圈閉（如斷層遮擋、背斜、鹽下構(gòu)造）識別和評價；利用巖心、測井資料建立測井解釋模型，結(jié)合地震屬性分析進行儲層預(yù)測和評價；利用地震、重力、磁力資料進行盆地資源量估算和勘探目標優(yōu)選。**解析思路:*考察對地球物理方法在大陸邊緣（區(qū)分被動和活動）不同應(yīng)用環(huán)節(jié)（構(gòu)造、沉積、油氣）的綜合理解。需結(jié)合具體構(gòu)造樣式、沉積相類型以及油氣勘探的關(guān)鍵步驟（圈閉識別、儲層預(yù)測、資源量估算）進行闡述，體現(xiàn)綜合應(yīng)用能力。4.探討人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)在海洋地球物理數(shù)據(jù)處理、解釋和預(yù)